Ee = p 2 / 2me = h2 / 2me λ2 ~ h2 / 2me d 2 ~

	~	6.622	10−68	Дж	2 с2 1.62 10		-19 Кл	~ 20 эВ.
		2 9.1 10-31			кг 9 10-20	м2

На этом принципе основаны методы дифракции медленных и быстрых электронов.

В качестве излучения можно также использовать пучок «тепловых» нейтронов с энергиями 0.1÷0.01 эВ:

En ~ 2mn d 2 ~	6.622 10−68 Дж2 с2 1.62 10-19 Кл	~ 0.01 эВ.
	2 1.7 10-27 кг 9 10-20 м2

Преимущества использования для исследования структуры поверхности электронного пучка перед нейтронным и рентгеновским излучением заключается в простоте его фокусировки, большом сечении рассеяния (рис.6.13) и малой глубине проникновения электронов с данными энергиями в образец (длина свободного пробега

~ 5÷10 Å).

Рис.6.13. Примерные зависимости амплитуд атомного рассеяния от энергии электронов и рентгеновских квантов для случая алюминия. По мере возрастания амплитуды рассеяния электронов средняя глубина анализируемого слоя убывает

[4]

6.4. Аппаратура, геометрия и структурные эффекты в ДМЭ

Схема экспериментальной установки для дифракции медленных электронов представлена на рис.6.14. В данной геометрии исполь-

244

зуется нормальное падение электронов на поверхность образца (ϕ = 0 ) при энергии электронов E0 =10 ÷500 эВ и токе в падающем электронном пучке 1÷2 мкА с диаметром пучка 0.1÷1 мм.

Рис.6.14. Схема установки для ДМЭ. Электронный пучок падает по нормали к поверхности образца, а дифрагированные под различными углами электроны проходят через систему задерживающих сеток 1–3 и попадают на флюоресцентный экран, формируя дифракционное изображение в виде светящихся рефлексов. Экран и сетки представляют собой сферические секции, общий центр которых находится на поверхности образца в той точке, куда

падает первичный электронный пучок. Нить накала электронной пушки находится под отрицательным потенциалом − Vp , определяющим кинетическую энергию

первичного электронного пучка KE = eVp . В области между заземленными образцом и сеткой 1 электроны движутся свободно. На задерживающие сетки 2 и 3 подается отрицательный потенциал − Vp + V , создающий барьер для неупруго-

рассеянных электронов с энергиями KE < eVp , а на флюоресцентный экран – ускоряющее положительное напряжение +5 кВ (рис.6.15) [4]

На нить накала электронной пушки подается отрицательное напряжение −Vp , а между заземленным образцом и полусфериче-

ским флуоресцентным экраном, визуализирующим дифрагированные электронные пучки, устанавливаются три замедляющие сетки, из которых внутренняя заземлена, а две внешних находятся под по-

тенциалом, немного меньшим потенциала нити накала −Vp + V ( V <<Vp ). В пространстве между образцом и первой сеткой про-

исходит свободный разлет рассеянных электронов, между первой и второй сетками происходит их замедление и отсев неупругорассе-

245

янных электронов с энергиями E << E0 = eVp , между второй и

третьей – свободный разлет оставшихся упругорассеянных электронов, а между третьей и экраном – их ускорение. Распределение потенциала между экраном и образцом показано на рис.6.15.

Рис.6.15. Распределение потенциала между образцом, задерживающими сетками 1, 2 и 3 и флюоресцентным экраном в установке по ДМЭ. Упругорассеянные элек-

троны с кинетической энергией eVp , определяемой напряжением V p на нити на-

кала электронной пушки, проходят через задерживающие сетки, в то время как электроны, испытавшие ряд неупругих потерь и имеющие меньшие кинетические энергии, задерживаются потенциальным барьером, создаваемым сетками 2 и 3, на

которые подается напряжение − Vp + V , где V << Vp . Это позволяет получать более контрастную дифракционную картину на экране

В представленной геометрии наблюдение дифракционных рефлексов на экране проводится через прозрачное окно, установленное за образцом. Поэтому размеры образца и электронной пушки должны быть достаточно малы, чтобы не заслонять от наблюдателя всей дифракционной картины.

Наблюдаемая на флюоресцентном экране дифракционная картина представляет собой набор точечных рефлексов (рис. 6.16). Зная геометрию установки для каждого рефлекса можно определить значение брэгговского угла θ . Если L – расстояние от образца до экрана, а h << L – расстояние от центрального пятна экрана до од-

ного из рефлексов (см. рис. 6.16), то угол рассеяния 2θ	определя-
ется из соотношения
sin 2θ = h / L .	(6.17)

246